본 연구는 뇌졸중 환자를 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시스템을 소개하고 있으며, 이 시스템은 뇌파검사와 전기굴절 신호를 결합하여 상지 로봇 손을 제어하여 일상 활동을 향상시킵니다. 이 평가는 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용했습니다.
본 연구는 뇌졸중 환자를 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시스템을 소개하고 있으며, 이 시스템은 뇌파검사와 전기굴절 신호를 결합하여 상지 로봇 손을 제어하여 일상 활동을 향상시킵니다. 이 평가는 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용했습니다.
본 연구에서는 뇌졸중 후 재활을 위한 BCI(Brain-Computer Interface) 제어 상지 보조 로봇을 소개합니다. 이 시스템은 뇌파(EEG) 및 심전도(EOG) 신호를 활용하여 사용자가 로봇 손과 상호 작용하면서 일상 작업에서 상지 기능을 지원할 수 있도록 도와줍니다. 우리는 양손을 사용하는 10가지 일상 생활 작업 세트인 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용하여 이 BCI 로봇 시스템의 효과를 평가했습니다. 본 연구에는 8명의 뇌졸중 환자가 참여하였으나 BCI 로봇 시스템 훈련에 적응하고 postBeBiTS를 수행할 수 있는 참가자는 4명에 불과하였다. 특히 각 항목에 대한 preBeBiTS 점수가 4 이하일 때 BCI 로봇 시스템은 postBeBiTS 평가에서 더 큰 보조 효과를 보였습니다. 또한 현재 로봇 손은 팔과 손목 기능을 지원하지 않아 복잡한 손 움직임이 필요한 작업에 사용하는 데 제한이 있습니다. BCI-로봇 시스템의 훈련 효과를 확인하기 위해서는 더 많은 참가자가 필요하며, 향후 연구에서는 더 광범위한 상지 기능을 지원할 수 있는 로봇의 사용을 고려해야 합니다. 본 연구는 환자가 일상 생활 활동을 수행하는 데 도움을 주는 BCI-로봇 시스템의 능력을 확인하는 것을 목표로 했습니다.
뇌졸중으로 인한 상지 기능의 손상은 일상 활동, 특히 양수작업을 수행하는 능력을 제한한다1. 따라서 손 재활은 뇌졸중 재활의 핵심 요소이며, 거울 요법2 및 CIMT(Constraint-Induced Movement Therapy)3는 잘 알려진 접근법입니다. 최근 연구에 따르면 EEG 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 로봇 시스템은 뇌졸중 환자의 손 기능 회복을 개선하는 데 효과적인 보조 요법이 될 수 있습니다 4,5,6. BCI 로봇 시스템은 운동 움직임을 시도하려는 환자의 적극적인 의도와 성능을 결합하는 데 중점을 둡니다. 이 접근법이 재활에 효과적인지 여부를 결정하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다 7,8,9,10,11,12,13....
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분당서울대학교 병원 기관심사위원회는 모든 실험 절차를 검토하고 승인했다(IRB No. B-2205-756-003). 8명의 뇌졸중 환자를 모집하여 관련 내용을 충분히 설명한 후 동의를 구했습니다. 사전 동의를 얻은 후 프로토콜은 다음과 같이 진행됩니다: BCI 교육 전에 BeBiTS 평가를 수행한 후 EOG 및 EEG를 사용하여 BCI 교육을 수행합니다. 그 후, 참가자들은 로봇을 착용하고 또 다른 BeBiTS 평가를 수행합니다(그림 1).
1. BCI-로봇 교육 시스템 구축
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그림 12는 EOG 및 EEG 교육의 결과를 보여줍니다. 그림 12A 는 잘 훈련된 참가자의 결과를 나타냅니다. EOG 훈련 값은 일관되며 평균(주황색 굵은 선)이 임계값에 적절하게 도달합니다. EEG 훈련 결과는 또한 파란색(휴지 상태)과 빨간색(운동 이미지) 선을 명확하게 구분합니다.
대조적으로, 그림 12B 는 훈련을 잘 하지 않은 참가자의 결과를 보여줍니다. EOG 시행은 일관성이 없으며 평균(녹색 굵은 선)이 임계값에 도달하지 않습니다. 더욱이, EEG 훈련 결과는 휴지 상태와 운동 이미지를 명확하게 구분하지 않습니다.
표 1 은 8명의 참가자 모두에 대한 BeBiTS 평가 점수를 나타냅니다. BCI 시스템 교육 전(전)과 후(사후).......
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이 연구는 뇌졸중 환자가 일상 업무를 수행할 수 있도록 지원하는 BCI 상지 보조 로봇 시스템을 제시했습니다. BeBiTS 테스트15 를 통해 양수작업의 효과를 평가하고 BCI 시스템14을 통해 상지 보조 로봇의 작동에 대한 교육을 구현했습니다. 이 접근 방식은 기존의 재활 절차와 달리 환자가 자신의 의도에 따라 로봇의 작동을 제어하여 회복에 적극적으로 참여할 수 있도록 합니다. EOG 및 EEG 교육을 정확하게 보정하는 것은 로봇을 제어하기 위해 BCI 시스템에서 정확한 신호를 얻는 데 중요합니다. 또한 로봇이 사용자의 손에 편안하게 맞는지 확인하는 것이 중요합니다.
이 연구에는 8명의 참가자가 참여했으며, 표본 크기가 제한되어 BCI 로봇 훈련 시스템의 효과를 확실하게 평가할 수 있는 능력에 제약이 있었습니다. 그럼에도 불구하고, .......
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저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 독일연방교육연구부와 한국 과학기술정보통신부가 지원한 독일-한국 산학연협력 프로그램(보조금 번호 P0017226)의 지원을 받았다
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 상업적 용도로 무료로 제공되는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 연구를 위한 | BCI2000 오픈 소스 | ||
| BrainVision LSL Viewer | Brain Products GmbH | LSL, EEG 및 마커 스트림을 모니터링하는 편리한 도구입니다. | |
| 8채널(F3, F4, C3, Cz, C4, P3, P4, EOG) 웨이브가드 오리지널 캡 가 있는 eego 미니 앰프; | Ant Neuro, 네덜란드 | 컴팩트하고 가벼운 디자인: eego 미니 앰프는 작고 가벼워 다양한 환경에서 EEG 기록에 탁월한 휴대성과 적합성을 제공합니다. | |
| 네오마노 | neofect, 한국 | 장갑 재질 : 가죽, 벨크로, 미끄럼 방지 천 와이어 재질 : 합성 실 무게 : 65g (배트 제외) 엄지, 검지, 중지 등 세 손가락을 커버합니다 | |
| 용 컴퓨터 ( PC) 맞춤형 BCI 소프트웨어 | 윈도우 노트북 |
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